SU1148834A1 - Способ получени углеродного ферромагнитного сорбента - Google Patents

Abstract

1. СГОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО ФЕРРОМАГНИТНОГО СОРБЕНТА, включающий смешение углеродсодержащего вещества с химическим реагентом, сушку и термообработку, отличающийс  тем, что, с целью повьгоени  сорбционной емкости и магнитной восприимчивости, в качестве углеродсодержащего вещества используют пирокарбон , в качестве химического реагента - талловое масло, гидроокись кали  и алюмогель, и полученную смесь гранулируют, а термообработку ведут при 600-700 С. 2.Способ по п. 1,о т л и ч а ющ и и с   тем, что при смешении берут таллового масла 15-20 мас.%, гидроокиси кали  0,7-1,0 Mdc.Z и алюмогел  мас.%. 3.Способ по п. 1, отличаю (Л щийс  тем, что гранулирование ведут до размера гранул 0,2-0,6 мм.

Description

и х

X)

:о

4i Изобретение относитс  к технологии полу геци  сорбентов углеродного типа и может быть использовано в ад сорбционных технологических процессах очистки сточных вод с последующим разделением жидкой и твердой фа методом магнитной сепарации. Известен способ получени  ферромагнитного углеродистого адсорбента путем обработки углеродсодержащего сырь  (древесных опилок) раствором соли с последующим вакуумированием, сушкой и пиролизом в инертной атмо сфере при ступенчатси4 повышении тем пературы через каждые 50-100°С до 800 С с вьщерживанием адсорбента на каждой ступени в течение 0,54 ч 1 . Недостатком указанного способа  вл етс  необходимость использовани  больших объемов насыщенных раст воров солей железа (соотношение тве дой фазы и раствора 1:(5-15), а так же сложньй технологический процесс и его длительность. Полученный по такой технологии адсорбент не обладает существенной сорбционной актив ностыо по отношению к органическим и неорганическим анионам. В процесс отделени  адсорбента от жидкой фазы Неизбежны потери мельчайших его час тичек. Наиболее близким к изобретенно по технической сущности и достигаем му результату  вл етс  способ получени  сорбента с ферромагнитньыи свойствами на основе активного угл  заклочающийс  в обработке последнег растворами солей железа с последующим вакуумированием полученной смес отделением осадка от раствора его сушкой и дальнейшим прокаливанием в восстановительной атмосфере при 400-500 С. Согласно известному способу сырью, обладающему сорбционными свойствами, придаютс  магнитные свойства 2J . Недостатком известного способа  вл етс  получение сорбента с невысокими магнитньми характеристиками, его относительна  магнитна  восприимчивость не превьщает 0,01 ед. CGSM По способу используетс  дорогое сырье - активированньй уголь (8001000 руб. за 1 т). Кроме того, сорбционна  емкость по отношению к растворен ньм минеральным примес м и пол рным органическим соединени м невысока. Целью изобретени   вл етс  увеличение сорбционной емкости и повышение магнитной восприимчивости сорбента. Данна  цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  углеродного ферромагнитного сорбента, включающему смешение углеродсодержащего вещества с химическим реагентом , сушку и термообработку, в качестве углеродсодержащего вещества используют пирокарбон, в качестве химического реагента - талловое масло, гидроокись кали  и алюмогель; полученную смесь гранулируют, а термообработку ведут при 600-700 0. При смешении берут таллового масла 15-20 мас.%, гидроокиси кали  0,7-1,0 мас.% и алюмогел  1,0 1 ,2 мае Л. Кроме того, гранулирование ведут до размера гранул 0,2-0,6 мм. Используемьй при осуществлении предлагаемого способа пирокарбон твердый порошкообразный остаток пиролиза городких отходов - содержит 30-35% углерода и до 70% минеральных примесей, в том числе, %: SiOg 37,5; 9,4; CaO 8,5, MgO 1,2,- SO 0,7,- Ре20з 11,2 и пр. Нар ду с окислами кремни , алюмини  и др., имеетс  восстановленное при пиролизе железо, что придает материалу устойчивые ферромагнитные свойства, не требу  специальной обработки растворами солей железа. По предлагаемому способу у сырь , обладающего, ферромагнитньми и ионообменньми свойствами, повьш1ают сорбционную способность. Равномерное распределение мельчайших частичек железа и его соединений достигаетс  стадией гранулировани  до зерен размером 0,2-0,6 мм. В состав химического реагента вход т следующие ком поненты: талловое масло, гидроокись кали , алкх«1огель. Введение в качестве цетсентирующей (св зующей) добавки таллового масла (смеси карбоиовых кислот) в количестве 15-20% позвол ет получить пластическую массу, легко формуемую в зерна известньми способами. Добавление таллового масла в количестве менее 15% ие обеспечивает достаточ ой пластичности фо1 «уемой массы и механичес3 кой прочности готовых гранул. 15-20% цементатора - таллового масла - достаточно дл  придани  формуемой массе пластичности, механической прочности гранул и усреднени  углеродистых и неорганических соединений по массе. Дальнейшее увеличение цементатора нерационально, так как это привело бы к удорожанию продукта и усложнению процесса за счет получени  массы , жидкой по консистенции, что повлекло бы за собой дополнительную операцию термообработки. Карбоновые кислоты  вл ютс  не только прекрасным пластифицирующим материалом, но и прочно сорбируютс  на поверхности мельчайших частичек железа и его окислов. При термообработке происходит разложение органических кислот и их солей и дополнительное науглероживание поверхности неорганических примесей, что в целом положительно сказываетс  на сорбцион ных характеристиках материала. Этому способствует также введение гидрооки си кали  как активирунщей добавки, позвол ющей также исключить дополнительную операцию активировани  сорбента . Достаточное активирующее вли  ние при карбонизации обнаруживаетс  уже при введении 0,7 мас.% гидроокиси кали . Внесение гидроокиси кали  в количестве 0,7-1,0% способствует лишь чаг-.тичному омылению таллового масла, т.е. св зующее представлено в итоге гидрофобной (талловое масло) и гидрофильной (талловое мыло) составл ющими . Дальнейшее увеличение гидрофильной составл ющей при увеличении количества вносимой гидроокиси кали  к улучшению структурных характеристик не приводит, Суммарньй объем пор (по влагоемкости), обеспечивающий удовлетворительное качество очистки, составл ет 0,35-0,46 Дл  упрочнени  зерен сорбента и повышени  его селективности по отношению к минеральным примес м, извле aeMWf при очистке сточных вод, в формуемую массу ввод т 1,0-1,2% свежеосаждеииого алюмогел  в пересчете на окись алк 1ини  .Меньшее количество упрочн5пс цей добавки дает гранулы с невысокой механической прочностью. Введение же больших чем 1,2% количеств алюмогел «приводит к ухудшению структурных характеристик. 3А4 Гранулирование полученной смеси позвол ет повысить магнитную восприимчивость сорбента за счет усреднени  и равномерного распределени  мельчайших частичек железа в грануле. Гранулированный сорбент удобен в обращении, при этом значительно снижаютс  потери пьшевидньк частичек при транспортировке и в процессах разделени  фаз. Гранулирование пирокарбона в частицы размером менее 0,2 мм не обеспечивает однороднорти этих частиц, а следовательно, и их одинаковых посто нных магнитных характеристик . Зерна крупнее 0,6 мм нерациональны, так как они будут иметь невысокую удельную поверхность и сорбционные характеристики. Степень же извлечени  гранул размером 0,6 мм и вьш1е при магнитной сепарации практически одинакова. Термообработка гранул при 600700 С позвол ет совместить процесс восстановлени  железа из его соединений с карбонизацией и активацией в присутствии активирующей добавки, У продукта, полученного при температуре менее 600°С, объем пор и сорбционна  емкость снижаетс , а содержание летучих веществ остаетс  высоКИМ . Увеличение же температуры термообработки выше 700 С к дальнейшему улучшению структурных характеристик и сорбционной емкости не приводит. В результате получают ферромагнитный адсорбент с повышенной магнитной восприимчивостью и высокой сорбционной емкостью по отношению к растворенным органическим пол рньм и непол рным соединени м, а также минеральным примес м. Пример. Соедин ют 200 г (17,5 мас.%) таллового масла, 145 мл 5%-ного раствора КОН (0,7 мас.% КОН) и смешивают с 700 г пирокарбона (60,8 мас.%), а также 13,7 г (1,2 мас.%) свежеосажденного алюмогел  (в пересчете на окись алюмини ). Свежеосажденный aJЖ7мoгeль получают путем добавлени  раствора аммиака к раствору 46,0 г сернокислого алюнкни  до рН 9. (свежеосажденный алюмогель можно получить также любым известньм способе) . Пластичную массу протирают через сито. Получают зерна размером 0,20 ,6 мм с влажностыо 12-13% и сушат, их на воздухе при в течение

ЛО мин, а затем подвергают термообработке при подъеме температуры со скоростью 10 градусов в минуту до и изотермической вьщержке при этой температуре в течение 60 мин.

Выход продукта - 85% суммарный объем пор - 0,46 насьтной вес - 740 г/см /механическа  прочность на раздавливание - 39 кгс/см содержание железа - 12,3%; величина относительной магнитной восприимчивости 0,02 ед. CGSM, сорбционна  емкость по отношению к нефтепродуктам65 мг/г (непол рные органические соединени ), к поверхностно-активньм веществам - 60 кг/г (пол рные органические соединени ) , к кальцию 0 ,51 мг-экв/г к сульфатам О ,4 мг-экв/г (минеральные примеси).

Результаты проведенных опытов сведены в таблицу.

Использование предлагаемого способа по сравнению с известными дает повышение магнитной восприимчивости на 0,002-0,005 ед.ССЗМ, повьппение .орбционной емкости по отношению

К органическим сол м, другим органическим пол рным соединени м, а также к целому р ду минеральных веществ (анионы С1, SO, SiO ., катионы Са, Mg, и т.д.); удешевление сорбента (используют не дорогой активный уголь, а пирокарбрн с ориентировочной стоимостью 60 руб. за тонну). Кроме того, исключаетс  из процесса использование солей железа, уменьшаютс  потери сорбента при его отделении от жидкой фазы за счет укрупнени  частиц при гранул ции, расшир етс  сырьева  база.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет из дешевого и доступного сырь  наиболее просто и экономно получить ферромагнитные углеродсодержащие адсорбенты с хорошей сорбционной емкостью. Это позвол ет заменить в технологических схемах такие процессы отделени  сорбента от раствора, как фильтрование, отстаивание илц декантаци  быстрым, простым и надежньм методом магнитной сепарации.

0,30 0,40 0,51 0,45 0,34

6- (по извест- 0,20 .ншу способу ) .

31 48 60 60 30

0,85

0,010

30

0,20

Claims (2)

1. 2. Способ по п. 1,'о т л и ч а го вд и й с я тем, что при смешении берут таллового масла 15-20 мас.%, гидроокиси калия 0,7-1,0 мёс.% и алюмогеля 1-1>2 мас.%.
2. 3. Способ по π. 1, отличающийся тем, что гранулирование ведут до размера гранул 0,2-0,6 мм.

   1 . 1148834 2

   Изобретение относится к техноло- гии получения сорбентов углеродного типа и может быть использовано в адсорбционных технологических процессах очистки сточных вод с последую- 5 щим разделением жидкой и твердой фаз методом магнитной сепарации.